EB輻照用於處理包括紡織廢水在內的不同廢水，其脫色效果可通過多種方法進行評價。在這項工作中，由於集成吸收單元(IAU)和美國染料製造商協會(ADMI)成員開發的方法，研究了EB輻照對活性染料的影響。pH值在低值時會影響ADMI的測量，但它對高值的ADMI和EB照射引起的脫色的影響可以忽略不計。結果表明，可根據調整pH值的ADMI、不調整pH值的ADMI和IAU數據報告EB輻照引起的脫色。

活性染料;EB輻射;第十一條;IAU

縮寫:

ADMI:美國染料製造商協會(一種顏色測量方法);海爾哥哥:電子束;IAU:綜合吸光度單位;kGy的:公斤灰色;下標0:未被輻射。

其中一個嚴重的問題是環境汙染，廢水的處理是全世界普遍存在的問題。染料是工業廢水(紡織、皮革、印刷、化妝品、食品技術、染發和農業研究)中發現的最危險的化合物之一[2-5]。因此，從廢水中去除染料在環境方麵變得非常重要。

由於活性染料結構複雜、水溶性強、具有合成性質，難以降解，傳統的處理方法對這些化合物的去除效果不佳。高級氧化工藝(AOPs)被引入作為水處理工藝，其基礎是生成羥基自由基，啟動有機物的氧化破壞。例如，一些用於廢水處理的AOPs是基於:臭氧，紫外線照射，過氧化氫，芬頓試劑(H₂O₂+鐵^{2 +})、伽馬照射、EB照射和其中兩種或三種的組合[7-9]。EB是被廣泛研究的降解水和廢水中環境汙染物的AOPs之一[8,10]。的生化需氧量₅/COD比值隨輻照而增大，表明不可降解染料溶液向可降解溶液[1]轉變。高能電子加速器在廢水處理中應用的不同工藝及其經濟可行性已有報道[11,12]。作者之前在臭氧和EB輻射對染料混合物脫色的影響方麵的經驗以及使用EB輻照處理廢水的實驗研究[13,14]為選擇EB輻照降解紡織廢水中的活性染料的方法提供了額外的支持。目前公認的測定顏色的方法有目測比比法(顏色單位)、分光光度法、三刺激濾法和ADMI三刺激濾法[15]。

文獻[16-18]研究了工業廢水脫色的測定方法。這一領域發表的論文大多研究

製備適當的脫色溶液，逐級輻照處理，每次處理後取吸收光譜，得到脫色曲線。脫色的程度通常是根據在所選波長處吸光度的降低來計算的，最方便的是在最大吸光度處。然而，由於輻照對化學結構的修飾將改變光譜的形狀或最大波長[2,19-21]。吸光度對波長的積分麵積用積分吸光度單位(IAU)表示，積分吸光度單位與樣品顏色成正比。與ADMI三刺激濾波方法相比，積分方法具有簡單的優點，兩種方法已被聲稱產生相似的結果[22]。需要對樣品進行預處理才能得到真實顏色的ADMI值。過濾前將樣品pH調至7.6。由於天然致色物質(如腐殖酸、黃腐酸)的溶解度隨pH值的變化而變化，pH值會引起天然水的顏色值的變化。

Kao等人[23]測量了原始pH值和pH值7.6下的ADMI值，並對300個紡織廢水樣品推導了兩者之間的相關性，如式1:

\ [{\ rm {y = 0}} {\ rm{。rm 9639 x + 0}}{\{。7753年,}}\ {{\ rm {R}} ^ {\ rm {2}}} {\ rm {0}} {\ rm{。9793年 }}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{\ rm {(1)}} \]

其中x為初始pH值時的ADMI值，y為pH值7.6時的ADMI值，R²為皮爾遜積矩相關係數的平方。他們得出結論，pH值調整對ADMI值沒有顯著影響。因此，對於紡織廢水樣品，pH控製可能不需要測量ADMI值[23]。

在本文中，將“IAU還原”定義為公式2，而不是脫色:

\[減少IAU \ = \壓裂{{IA {U_0} - IAU}} {{IA {U_0}}} \乘以100 \% \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,( 2) \]

下標0表示未輻照的樣品。此外，減除ADMI定義為式3:

\ [ADMI \,減少= \壓裂{{ADM {I_0} -世貿}}{{ADM {I_0}}} \乘以100 \% \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,( 3) \]

用實驗值的IAU和ADMI研究了EB輻照對不同活性染料的影響。

商業紡織染料包括四種活性染料:Rem黃GR、Sun Fix海軍藍、Sun Fix紅SPD、Wijlen黑WXHT及其混合物，從當地一家公司(伊朗Yazd-Baff紡織廠)獲得，並在未經進一步淨化的情況下使用。根據兩種水平析因設計方法[24]，選擇濃度下限和上限分別為100 mg/L和200 mg/L。同時選擇了兩個劑量作為下限和上限，分別為0.91 kGy和5.8 kGy。與工業紡織廢水相比，純活性染料更容易被EB分解，而本研究選擇的最高濃度的活性染料的脫色結果與初混凝工業紡織廢水的脫色結果相似。對工業廢水[14]的輻照劑量進行了比較。在此基礎上，對50 mg/L的純染料分別用0.91、2.6和5.8 kGy輻照，以獲得更精確的模型。雖然通常重複3到5倍的實驗設計中點(150 ppm和約3.5 kGy)，但在設計的實驗中添加50 ppm的樣品可以獲得更大的濃度範圍，通過MATLAB軟件中的函數anovan可以很容易地進行數據分析。配製好所需濃度(混合染料時，不同染料的重量百分比相等，並將最終濃度調整到指定值)，將100毫升樣品倒入類似的容器中，根據設計的實驗進行輻照。樣品在伊朗中部研究中心(CIRC)用10 MeV EB的RHODOTRON TT200加速器照射。實驗是在室溫下進行的。 The absorbances of un-irradiated and irradiated samples were measured using a UV spectrometer of PerkinElmer incorporation. Hach DR5000 was used for ADMI measurements. In addition, for ADMI measurement with pH adjustment, the pH values of sample were adjusted to level 7.6 before measurement, using NaOH and H₂所以₄(0.1摩爾^－1德國默克)。

結果與討論

不同染料及其混合物在不同吸收劑量下的紫外-可見光譜如圖1所示。從圖1f可以看出，染料混合物的吸收光譜與單個純染料的吸收光譜完全不同。

圖1:(a): RY的紫外光譜;(b):某人;(c):老;(d): WB和(e):不同濃度和吸收劑量的MIX染料。此外，(f)比較了未輻照染料與200 ppm濃度的紫外光譜。

根據紫外光譜分析，所選染料的吸光度與其濃度成正比，Beer-Lambert定律\[\左({\frac{{吸光度}}{{濃度}}= {C_{Beer -Lambert}} \右)\]是有效的。雖然純染料的Beer-Lambert定律中的比例常數幾乎相似\[\左({{C_{Beer -Lambert}} = 0.018 \to 0.02} \右)\]，但在染料混合的情況下，觀察到一個不同的和不可預測的行為\[\左({{C_{Beer -Lambert}} = 0.012} \右)\]。輻照劑量對pH的影響已有研究[2,19-21]。其中RY、SB、SR、WB和MIX分別作為Rem黃GR、Sun Fix海軍藍、Sun Fix紅SPD、Wijlen黑WXHT及其混合物的縮寫。表1報告了設計實驗的pH值、吸收率和ADMI降低(在某些情況下，吸收率和/或ADMI數據缺失，相關框被刪除為空)。

RY、SB、SR、WB和MIX的初始pH值與濃度相關的範圍分別為5.06-5.8、5.98-6.04、5.94-6.04、5.5-5.7和5.25-5.6。從pH值的方差分析來看，染料種類和輻照劑量對pH值的影響極顯著(p值<< 0.01)，而染料濃度在50 mg/L ~ 200 mg/L範圍內對pH值的影響不顯著(p值為>0.1)。pH值在輻照過程中下降，在高劑量時趨於恒定。研究表明，染料大分子在輻射開始時被分解為甲酸、乙酸等中小型有機化合物。如果EB繼續照射染料溶液，中間化合物與活性組分發生羥基自由基反應，進一步降解為無機產物[25]。

根據表1所報道的設計實驗中IAU降低的方差分析，染料類型不顯著(p值為>0.1)，但吸收劑量對IAU降低結果有極顯著影響(p值<< 0.01)，在不同的相互作用中，隻有濃度和吸收劑量對IAU降低結果有極顯著影響(p值<< 0.01)。根據表1對設計實驗中ADMI降低的方差分析，染料類型顯著(p值=0.029)，吸收劑量對結果有極顯著影響(p值<< 0.01)。吸收劑量與濃度的交互作用(p值=0.017)顯著。

表1:pH值、吸光度和ADMI降低百分比的結果。

兩個數據序列之間的相關性

一般來說，如果兩組數據(x和y)之間的相關性符合式(4)的形式，則它們是相同的。

$ $ {\ raise0.5ex \ hbox {\ scriptstyle y美元}
\ kern - 0.1 em / \ kern - 0.15 em
\ lower0.25ex \ hbox {\ scriptstyle x美元}}= \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,( 4) $ $

用= R²= 1。但由於實驗的隨機誤差和a≠1但R，這些條件很少遇到²正好等於1那麼兩個級數就不一樣了。因此是最大R²對於a(≈1)存在接受零假設的值(如果沒有證據表明兩個序列不同，則不能拒絕零假設)。圖2顯示了最大R²關係$${\raise0.5ex\hbox{$\scriptstyle y$}的值
\ kern - 0.1 em / \ kern - 0.15 em
\lower0.25ex\hbox{$\scriptstyle x$}} = a$$ where滿足x和y之間的零假設。數據點的數量(50、100和150)不改變典型的圖。由圖可知，在≈0.9 ~ 0.92範圍內，y和x兩個數據序列相似，且R的範圍最寬²．根據上麵的討論，在引言中提到的Kao et al.[23]的結論是不準確的。

圖2:當兩個數據序列之間滿足零假設時，方程4對參數a的R2最大值。

pH對ADMI值的影響

對上述染料的100多個樣品進行了pH調節和pH調節、輻照前後ADMI值的測定。圖3顯示了兩個係列數據在pH調整和不調整的情況下與ADMI值進行配對比較的零/備擇假設和p值。為了繪製這個圖，首先對測量到的ADMI值進行排序，然後在MATLAB中使用函數[h,p]=ttest()計算垂直軸。這張圖表明，可能在ADMI值較高的染料溶液中，忽略pH調節的影響是合理的。但低ADMI值是不合理的。

圖3:pH調整後和非調整ADMI的原/備假設和p值。

在ADMI減少計算的情況下，將pH調整後的ADMI值和未調整的ADMI值的結果進行配對比較，得到p值=0.99，這意味著pH調整對這些計算的影響很小。這一觀察結果是合理的，因為在EB照射過程中，ADMI值通常降低到其初始值的十分之一以下。與ADMI值如此大的變化相比，pH調整的影響將被忽略。

圖4顯示了ADMI減少對IAU減少的結果。這兩組數據的p值約為0.24，因此不能拒絕零假設。也就是說，可以用IAU還原結果代替ADMI還原結果來報道EB輻照對染料的影響。用擬合低R數據的曲線驗證了這一結論²值(0.79 << 1)。盡管這一結論隻與脫色行為對吸收劑量的影響有關，其他詳細的影響必須根據前麵討論的IAU和ADMI數據分別進行研究。

圖4:ADMI降低與IAU降低的結果。

結論

在對紡織廢水進行EB輻照的研究中，可以使用ADMI或UV吸收結果。對於ADMI值較低的樣品，測量ADMI值需要調整pH值，對於ADMI值較高的樣品不需要此步驟。在報告活性染料脫色結果與EB輻照吸收劑量的關係時，可使用調整pH的ADMI、不調整pH的ADMI和IAU數據，精度相當。然而，在研究主要因素的具體影響時，不能使用IAU代替ADMI。此外，在ADMI較低的情況下，pH的調節也很重要。

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文章類型:研究文章

引用:Emami-Meibodi M, Banaei M, Parsaeian M- r(2106)活性染料電子束輻照脫色的測定。國際J水廢水處理2(4):doi http://dx.doi.org/10.16966/2381-5299.128

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